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抗壞血酸硝酸萃取分離廢液中鈀的分析
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抗壞血酸硝酸萃取分離廢液中鈀的分析

時(shí)間:2020-1-10 作者:鈀碳回收派奇

從高劑量的放射性液體廢物(HLLW)中分離鉑族金屬已有許多方法,如氧化鉛提取法,磷酸三丁酯(TBP)液-液萃取法,活性碳吸附法,離子交換法以及甲酸、聯(lián)氨、次磷酸和抗壞血酸沉淀法。用甲酸或次磷酸沉淀時(shí),某些金屬將與鈀共沉淀,而抗壞血酸則可選擇性沉淀鈀。

用抗壞血酸沉淀法從模擬的放射性廢液中沉淀鈀。模擬的放射性廢液為壓水堆(PWR)的廢燃料,按佩克斯(Purex)工藝第一循環(huán)所計(jì)算的廢液經(jīng)脫硝后溶解各金屬的硝酸鹽配制而成。模擬溶液由1元素(鈀)、3元素(鈀、銠、釕)和7元素(鈀、銠、釕、銫、鍶、鐵、錳)構(gòu)成。各元素的濃度(摩爾/升)分別為:鈀=0.018摩爾/升、銠=0.008摩爾/升、釕=0.034、銫=0.037摩爾/升、鍶=0.0167摩爾/升、鐵=0.0232摩爾/升、錳=0.0099摩爾/升。其中鉬鹽為鉬酸銨。所用硝酸和抗壞血酸為試劑純。試驗(yàn)所用硝酸和抗壞血酸的濃度范圍分別為0.1-4摩爾/升和0.01-0.14摩爾/升。

在室溫下,將抗壞血酸及模擬溶液加入到15毫升離心試管中,用旋轉(zhuǎn)混合器混合5分鐘,靜置2小時(shí),用離心機(jī)和1.0微米纖維素膜過濾器(Whatman)分離兩相??箟难崤c鈀的還原電勢(shì)為+0.551伏,與其它離子間的電勢(shì)相差較大,因此可通過二階鈀離子還原成金屬鈀來選擇性沉淀色。

在0.5摩爾/升硝酸的1元體系中,鈀的沉淀率隨抗壞血酸濃度的增加而升高。當(dāng)抗壞血酸濃度超過0.025摩爾/升時(shí),鈀的沉淀率大于99.9%。在硝酸濃度為0.5摩爾/升的鈀、銠、釕3元體系中,當(dāng)抗壞血酸的濃度超過0.03摩爾/升時(shí),鈀可定量沉淀,其沉淀率大于99.9%,而其它元素大部分留在溶液中。根據(jù)抗壞血酸與銠的還原電勢(shì)(0.508伏),銠也應(yīng)該被沉淀,但實(shí)際上并非如此,銠的完全還原可能需要更高的活化能。抗壞血酸可使四階釕離子還原成三階釕離子,因此在鈀沉淀率相同的情況下,3元體系所需抗壞血酸的濃度要高于1元體系。在硝酸濃度低于2.0摩爾/升的7元體系中,用濃度大于0.06摩爾/升的抗壞血酸可選擇性沉淀鈀,沉淀率大于99.5%,而其它元素大部分留在溶液中。試驗(yàn)還發(fā)現(xiàn),鈀的沉淀率與模擬溶液中的硝酸濃度成反比。基于硝酸根離子為正還原電勢(shì),在硝酸溶液中抗壞血酸可使硝酸根離子還原成亞硝酸根離子或亞硝酰離子,因此,鈀的沉淀率隨著硝酸濃度的增加而降低。在硝酸濃度較高時(shí),若完全還原各元素則需要大量的抗壞血酸。

鈀沉淀物經(jīng)XRD和SEM分析證明,沉淀物中的鈀以金屬形式存在,其純度大于99%。由于還原反應(yīng)速度很快,沉淀物為小于0.1微米的聚合物。